第一章-热学的基本概念.ppt

*热学的基本概念§1.1热力学平衡态§1.2温度和温标§1.3热热容热传递§1.4统计规律性一、热力学系统由大量微观粒子（分子、原子等微观粒子）所组成的宏观物体或系统。称为热力学系统（简称系统）外界系统外界§1.1热力学平衡态外界:研究对象以外的物体称为系统的外界。热力学与力学的区别热力学参量：压强、体积、温度等热力学的目的：基于热力学的基本定律力学的目的：基于牛顿定律（力学参量）★热力学系统分类根据系统与外界交换能量或物质的特点，可以分为三种：(1)孤立系统－－与外界既无能量交换，又无物质交换的系统(2)封闭系统－－与外界只有能量交换，但无物质交换的系统(3)开放系统－－与外界既有能量交换，又有物质交换的系统二、热力学平衡态（简称平衡态）1、平衡态：在不受外界影响的条件下，系统的宏观性质不随时间变化的状态。热力学系统按所处的状态不同，又可将系统分类为：平衡态系统和非平衡态系统真空孤立系统*2、非平衡态：在自然界中，平衡态是相对的、特殊的、局部的与暂时的，不平衡才是绝对的、普遍的、全局的和经常的。3、平衡条件：(1)系统与外界在宏观上无能量和物质的交换；(2)系统的宏观性质不随时间变化。非平衡态:不具备两个平衡条件之一的系统。4、平衡态的特点：1）单一性（处处相等）;2）物态的稳定性——与时间无关；3）自发过程的终点；4）热动平衡（有别于力平衡）.说明：1）、平衡态是一种热动平衡粒子数是宏观量箱子假想分成两相同体积的部分，达到平衡时，两侧粒子有的穿越界线，但两侧粒子数相同。例如：处在平衡态的大量分子仍在作热运动，而且因为碰撞，每个分子的速度经常在变，但是系统的宏观量不随时间改变。2）平衡态是一种理想状态3）要注意区分平衡态与稳定态。4）系统处于平衡态时许同须同时满足：力学平衡热学平衡化学平衡三、状态参量状态参量描述系统状态的参变量几何参量：体积化学参量：摩尔数，浓度，质量电磁参量：电场强度，电极化强度，磁化强度力学参量：压强热学参量：温度宏观量表征系统宏观性质的物理量如系统的体积V、压强P、温度T等可直接测量分为广延量和强度量广延量有累加性－如质量M、体积V、内能E等强度量无累加性－如压强P，温度T等微观量描写单个微观粒子运动状态的物理量一般只能间接测量如分子的质量m、大小d、速度v等微观量与宏观量有一定的内在联系。例如，气体的压强是大量分子撞击器壁的平均效果，它与大量分子对器壁的冲力的平均值有关。气体的物态参量及其单位（宏观量）1气体压强：作用于容器壁上单位面积的正压力（力学描述）.单位：2体积:气体所能达到的最大空间（几何描述）.单位：标准大气压：纬度海平面处,时的大气压.3温度:气体冷热程度的量度（热学描述）.单位：温标（开尔文）.重要的问题：1.温度？2.热量？物理常识太阳表面温度？舒适的室温？洗澡的水温？专业水准最高温度？最低温度？108K，热核聚变温度10–8K，核自旋致冷温度§1.2温度和温标§1.2温度和温标一、温度日常生活中，常用温度来表示冷热的程度在微观上，则必须说明，温度是处于热平衡系统的微观粒子热运动强弱程度的度量二、热力学第零定律1、绝热壁与导热壁ABAB绝热壁导热壁热交换：传热但不交换粒子2、热平衡：两个系统在热交换的条件下达到了一个共同的平衡态3、热力学第零定律在不受外界影响的情况下，只要A和B同时与C处于热平衡，即使A和B没有接触，它们仍然处于热平衡状态，这种规律被称为热力学第零定律。温度相同是系统处于热平衡的充分且必要条件：处于热平衡的系统温度温度相同的系统一定处于热平衡ABCABC4、温度：就是决定一个系统是否能与其它系统处于热平衡的宏观性质5、热力学第零定律的物理意义互为热平衡的物体之间必存在一个相同的特征，即它们的温度是相同的。第零定律不仅给出了温度的概念，而且指出了判别温度是否相同的方法。